凝汽器效率.docx

机组循环水变频节能优化系统的应用争论北京利德华福电气技术北京利德华福电气技术 刘军祥摘要：通过对循环水系统的运行方式进展剖析，结合高压变频调速技术在循环泵变工况运行方式中的应用，从另外角度分析实现机组经济性优化运行的方式方法。阐述循环水系统进展变频节能优化的可行性，为循环水变频系统的优化运行供给可借鉴的依据。关键词：循环水系统 变频 优化运行一、概况以闭式循环冷却机组为例，循环水系统的主要作用是冷却汽机低压缸排气温度，降低低压缸排气压力，使得主蒸汽在通过汽轮机时最大限度的释放能量做功转化为汽轮机旋转的机械能用于驱动发电机发电。循环水泵的作用是将冷却水压入凝汽器中与作过功的过热蒸汽进展热交换，降低汽轮机末端排压。吸取热量的循环水被输送至冷却塔后喷淋，经逆流自然通风冷却后循环使用。具体的系统构造原理如图1 所示。长期以来，大多数机组的循环水系统承受开停泵方式运行。依据季节不同，气温差异开启一台或两台循环水泵。由于机组凝汽器密封、机组效率、季节性温差等缘由，往往是为了保证机组安全运行，通常存在循环水系统开一台流量不够，开两台流量过大的状况，夏季运行流量却缺乏等现象。这就无法保证机组的长期经济性稳定运行，而且始终以来没有合理的掌握和调整手段，无法实现循环泵的功耗跟随机组负荷调整，循环泵能耗居高不下。如何实现对凝汽器真空的掌握，实现循环水系统的经济、牢靠运行，降低循环水系统在机组低负荷下的能耗水平，成为一个重要的争论课题。随着机组密封技术和运行效率评价体系的完善，高压变频调速技术的成熟和广泛应用，使得承受自动运行方式掌握凝汽器真空实现机组的经济运行成为可能。在循环水系统中承受高压变频调速技术，依据机组负荷大小、不同季节的环境温度变化等因素，合理掌握循环水流量维持凝汽器排汽压力的最正确真空度，主要可以在以下几个方面取到良好的效果：提高机组运行效率，降低煤耗水平。降低循环水泵单耗，节约大量电能。降低冷却塔循环水蒸发量损失。避开冬季冷却塔回水温度过低，结冰等问题。二、系统分析通过对循环水系统的设备及运行工艺分析，结合高压变频技术在循环水系统中应用可能预见和产生的影响，进展针对性的分析论证。1. 循环水泵调速在循环水泵上应用变频调速技术，主要是用于机组在额定负荷以下运行时，循环泵运行参数向下调整的需要。即：运行频率在50Hz范围内调整。从图 2 可以看出：只要管网工作压力 H 高于管网静压值HST，在保证最低流量的状况下即可安全运行。当流量需求降低循环泵转速随之降低，依据流体力学相像定律，压力也会下降。从而，带来冷却水管网及其关心工业冷却水等子系统的运行变化。通过对循环泵、管网特性曲线和机组流量需求状况分析可知：在机组180300MW 负荷调整区间，循环泵的流量调整空间有限；且转速下降时流量降低，压力降低幅值不大， 不会产生较大影响。系统能够承受循环泵在肯定的范围内实现调速方式运行。2. 凝汽器真空度及最有利真空的实现真空度是指凝汽器的真空值与当地大气压的比值的百分数，也就是我们掌握循环水系统的直接影响变量，是影响发电机组经济效益的重要参数。由于二次蒸汽在凝汽器中与冷却水进展热交换分散成水时，由气态转变为液态，体积快速变化，这就在凝汽器内形成高度真空，同时在汽轮机的排汽口建立并保持高度真空，使进入汽轮机的蒸汽能膨胀到尽可能低的压力，提高了蒸汽对汽轮机的做功力量。即：增大了机组的抱负比焓降，提高汽轮机的工作效率。目前，凝汽器真空主要依靠调整冷却水流量来掌握。其热交换过程如图3 所示。3. 分散水的过冷却度问题分散水过冷会产生不行逆的汽源损失，是一项影响经济性的小指标。正常运行时，凝汽器过冷度一般为 0.52。凝汽器过冷却度每上升1，热耗增加 0.014%，过高会导致煤耗水平增加。导致分散水过冷的因素也很多，其中循环水的流量及入口温度对分散水的过冷具有明显影响。需要在系统的调整过程中考虑此问题，使得机组综合经济指标取得最正确。4冷却塔蒸发水量损失与冬季结冰问题火电厂是主要的用水大户，其中冷却塔中的冷却水损失是电厂水资源损失的主要源头之一。它包括蒸发损失，风吹损失和排污损失；而占75以上的蒸发损失主要与循环水的流量及冷却塔出入口温度端差亲热相关。在北方由于夏冬两季的温差较大，所以夏冬季冷却塔中蒸发热量所占的比值也有很大变化；夏季约为 100%，而冬季约为 50%。蒸发损失水量及风吹损失水量的计算公式如下：由上式可以看出：在肯定的环境温度下，冷却塔的主要水量损失主要取决于循环水流量 D 及冷却水出入口温度端差 T 。也就是说，合理掌握冷却塔循环水流量D及冷却水sLs出入口温度端差 TL 能够有效降低冷却塔水量损失。在循环水变频掌握系统满足凝汽器真空的前提下，实现系统节水运行。另外，在北方冬季由于气候严寒，环境温度接近0时，常常会消灭冷却塔局部结冰现象。在冷却塔的进风口结成冰帘从而减小进风面积，导致进风量下降，影响冷却塔的运行效果。在冷却塔内部甚至会造成填料塌落，塔体内混凝土由于屡次冻融而影响使用寿命。为了避开在冬季气温较低时消灭结冰现象，在循环水系统的掌握中增加防冻掌握子系统； 掌握凝汽器的回水温度，可有效避开在冷却塔蒸发降温后消灭结冰的现象。三、系统掌握方案该掌握策略承受多参量计算、单一量平衡算法，通过转变循环泵流量掌握凝汽器真空， 同时将能量守恒定律和热力学传导理论引入到循环水系统的掌握策略当中。从而，使得循环泵的流量掌握不再以单纯的凝汽器真空作为掌握目标。将机组负荷变化对凝汽器真空的不同要求，冷却循环水的运行端差，环境温度等参数作为主调整回路的综合调整指标。在满足机组运行对凝汽器真空要求的同时，降低分散水过冷度，把冷却循环水的运行端差掌握在合理范围内。从而，起到降低机组煤耗和冷却塔蒸发水量损失的系统综合经济性。为了保证机组在不同负荷下经济、安全运行，机组在设计和运行中有一条负荷与排气压力的关系曲线。在原有的运行模式下，循环水系统依靠开停方式调整，经济性无法保证，只能通过循环水维持凝汽器真空尽可能低值运行，该曲线主要用于机组保护。在循环水掌握应用中，将该曲线作为调整的参考量，进展保守值掌握。通过热力学传导理论可知：进展热交换过程并非是温度差值越大越好，也不是流量越多越好，而是将温度端差掌握在 4.56.5范围内，实现 5左右的出入口端差调整对于热交换系统才是最经济的。温度差值大，系统热交换效能下降，交换介质流量过高，运行本钱增加，但是并不能带来更好的效果。在保证凝汽器真空的同时，依据季节差异调整循环水流量，将出入口端差掌握在 4.56.5范围。考虑到夏天气温高，机组满负荷时需求量大，可以通过变频技术发挥循环泵的潜在空间充分提高系统经济性指标；冬季气温低，简洁导致分散水过冷、冷却塔结冰等因素，可以充分利用变频的调整范围宽、响应速度快等特性满足低负荷运行需要。在掌握策略的设计中，取接近算法，以真空指标为主，兼顾关心掌握指标，从而使系统在调整过程中具备了多样性和敏捷性，避开调整过程波动大，真空指标不稳，影响机组运行安全和机组效率。四、完毕语将循环水泵改为变频运行，与工频运行状态相比工作扬程有肯定的下降，所以可能会有局部胶球停留在凝汽器毛细管中，使胶球回收率有所下降影响运行效率。为此，将胶球清洗装置的状态引入循环水掌握系统，自动依据胶球回收状况提升循环水管网压力，避开流速下降带来的不利影响，从而保证胶球清洗的回收率。该系统的使用解决了循环泵长期以来没有调整手段和掌握理论根底，无法实现循环水系统节能高效运行的现状。在目前的循环水系统中承受变频节能优化运行系统，能够优化机组经济运行，表达良好的机组节能降耗经济效益，充分发挥了高压变频调速技术在电厂主辅机设备中节能降耗的主导作用。作者简介：刘军祥，男，1975 年生人。1996 年毕业于天津大学精仪系。长期从事高压变频技术在电力、冶金、钢铁、给排水、石油、化工、水泥等行业的高压变频应用技术争论及应用领域拓展工作。现担当北京利德华福电气技术技术成套部经理职务，负责高压变频应用技术的产品开发及系统化成套效劳治理工作。参考文献：1 李青，公维平.火力发电厂节能和指标治理技术M.北京：中国电力出版社，2023.2 徐甫荣.高压变频调速技术应用实践M.北京：中国电力出版社，2023.3 吴民强.泵与风机节能技术M.北京：中国电力出版社，1994.